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EP 1 118 424 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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09.04.2003 Patentblatt 2003/15 |
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Anmeldetag: 01.11.2000 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC)7: B23Q 3/08 |
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Spanneinrichtung
Clamping device
Dispositif de serrage
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
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Priorität: |
20.01.2000 DE 10002395
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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25.07.2001 Patentblatt 2001/30 |
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Patentinhaber: Vischer & Bolli AG |
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8600 Dübendorf 1 (CH) |
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Erfinder: |
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- Etter, Ernst
8800 Thalwil (CH)
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Vertreter: Paul, Dieter-Alfred, Dipl.-Ing. et al |
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Paul & Albrecht,
Patentanwaltssozietät,
Hellersbergstrasse 18 41460 Neuss 41460 Neuss (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 0 827 806 DE-U1- 29 804 730
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DE-U1- 29 615 613 DE-U1- 29 811 699
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zur Fixierung eines Einzugsbolzens
an einem Maschinentisch, einer Grundplatte oder dergleichen, mit einem Kolben, der
axial verstellbar in einer Ausnehmung des Maschinentisches angeordnet und hydraulisch
betätigbar ist, und einem Deckel, um die Ausnehmung im Maschinentisch zu verschließen,
wobei der Kolben und/oder der Deckel eine Aufnahme bilden, in die ein Einzugsbolzen
durch den Dekkel eingesetzt werden kann und in der er mittels eines durch Verstellung
des Kolbens betätigbaren Spannmechanismus fixierbar ist.
[0002] Die Bearbeitung von Werkstücken ist häufig sehr komplex und kann eine Vielzahl von
zerspanenden und spanlosen Arbeitsgängen an unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen
umfassen, um aus einem Rohling das fertige Bauteil herzustellen. Bei allen Fertigungsabläufen
ist dabei wesentlich, daß das Werkstück bei jedem Arbeitsgang eine definierte Lage
an der jeweiligen Werkzeugmaschine einnimmt.
[0003] Zu diesem Zweck ist es in der Praxis üblich, das zu bearbeitende Werkstück zunächst
auf eine Trägerpalette aufzuspannen und dann die ganze Einheit über mehrere Einzugsbolzen,
die an der Rückseite der Trägerpalette vorgesehen und als Zentrierelemente ausgebildet
sind, an der jeweiligen Werkzeugmaschine festzuspannen, indem die Einzugsbolzen in
entsprechende Schnellspanneinheiten, die am Maschinentisch vorgesehen sind, eingesetzt
werden. In der Produktion kann auf diese Weise die Lage der Schnellspanneinrichtungen
als fester Maschinenparameter berücksichtigt werden, so daß es lediglich erforderlich
ist, jeweils das Werkstück exakt an der Trägerpalette zu positionieren. Das eigentliche
Fest- und Umspannen der Einheit aus Werkstück und Trägerpalette an den Maschinen kann
dann sehr schnell und unproblematisch erfolgen, ohne daß eine weitere Positionierung
notwendig ist.
[0004] Die bekannten mechanisch/hydraulischen Spanneinrichtungen, von denen die vorliegende
Erfindung ausgeht, sind entweder als sogenannte Aufbauzylinder, die geschlossene Einheiten
bilden und auf einem Maschinentisch, eine Grundplatte oder dergleichen aufgespannt
werden können (siehe DE 298 04 730 U1 bzw. DE 298 11 699 U1), oder als sogenannte
Einbauspannverschlüsse, die in den Maschinentischen, Schnellverschlußplatten, Würfeln
etc. versenkt werden können, ausgebildet. Die bekannten Einbauspannverschlüsse werden
dabei in eine Ausnehmung des Maschinentischs oder einen entsprechenden Grundkörper
direkt eingesetzt, wobei dann zwischen dem Kolben des Verschlusses und der Ausnehmung
des Maschinentischs ein Druckraum gebildet wird, der zum Lösen der Spanneinrichtung
mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist.
[0005] Die Verwendung solcher Einbauspannverschlüsse gestaltet sich oftmals problematisch,
da die Maschinentische häufig nicht die nötige Gußqualität besitzen, so daß die Aufnahmen
nicht mit der notwendigen Genauigkeit herstellbar sind und somit Abdichtungsprobleme
auftreten. Außerdem kann durch die Lunkerbildungen die Lebensdauer der Kolben der
Spanneinrichtungen beziehungsweise die Lebensdauer der Abdichtungen zum Teil stark
leiden. Hinzu kommt, daß die Spannkräfte in den Maschinentisch, Grundkörper oder dergleichen,
eingeleitet werden, so daß es dort zu Verspannungen kommen kann.
[0006] Schließlich müssen die Ausnehmungen in dem Maschinentisch hochgenau gearbeitet werden,
um eine entsprechend genaue Positionierung des Spannverschlusses zu erreichen.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine für den Einbau in einen Maschinentisch
oder dergleichen geeignete Spanneinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben,
die so ausgebildet ist, daß sie auf einfache Weise im Maschinentisch montiert werden
kann, ohne daß Abdichtungsprobleme auftreten, und wartungsfreundlich ist.
[0008] Diese Aufgabe ist bei einer Spanneinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß in die Maschinentischausnehmung eine einteilig ausgebildete Buchse eingesetzt
ist, in welcher der Kolben unter Bildung eines Druckraums verschiebbar gehalten ist,
wobei der Deckel einerseits an der Buchse und andererseits am Maschinentisch befestigt
ist und die Befestigung am Maschinentisch durch mehrere die Buchse axial durchsetzende
Schrauben erfolgt, und wobei die Buchse und/oder der Deckel Zentrierflächen zur Positionierung
am Maschinentisch oder dergleichen aufweisen.
[0009] Dadurch, daß die erfindungsgemäße Spanneinrichtung als geschlossene Einheit ausgebildet
ist, können die im Stand der Technik auftretenden Abdichtungsprobleme eliminiert werden.
Weiterhin kann die Spanneinrichtung als standardisiertes Kompaktbauteil ausgebildet
sein, wodurch die Herstellungskosten herabgesetzt werden können. Wenn die Positionierung
der Spanneinrichtung über den Deckel erfolgt, ist es lediglich erforderlich, entsprechende
Zentrierungen am Maschinentisch und am Deckel vorzusehen mit der Folge, daß Bearbeitungsungenauigkeiten
im restlichen Bereich der Aufnahme nur beschränkt eine Rolle spielen. Ein möglicherweise
zwischen der Aufnahme und der Buchse vorhandener Ringspalt wird von unten her mittels
zwei O-Ringen gegen Öl bzw. Luft abgedichtet.
[0010] Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung bietet den weiteren Vorteil, daß im Betrieb
keine Verspannungen am Maschinentisch auftreten, da die Spann- bzw. Lösekräfte vollständig
innerhalb der Spanneinrichtung aufgenommen werden. Im übrigen ist die Lebensdauer
der Spanneinrichtungen deutlich erhöht, da beispielsweise Lunkerbildungen im Maschinentisch
für die Funktion der Spanneinrichtung keine Rolle spielen.
[0011] Die Zentrierung des Deckels am Maschinentisch sowie der Buchse kann auf unterschiedliche
Arten erfolgen. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, am Deckel einen in die Buchse
eingreifenden Zentrieransatz vorzusehen, wobei dann zwischen Deckel und Buchse zweckmäßigerweise
ein Dichtungselement angeordnet ist. Zur Zentrierung des Dekkels am Maschinentisch
kann der Außenrand des Deckels als Zentrierrand ausgebildet sein, der mit einer am
Maschinentisch vorgesehenen Vertiefung eine Passung bildet. Dabei ist der Deckel zumindest
teilweise, insbesondere aber vollständig in den Maschinentisch versenkbar, so daß
er bündig mit der Tischoberfläche abschließt. Die Versorgung der Spanneinrichtung
mit einem Hydraulikmittel und gegebenenfalls mit Luft erfolgt zweckmäßigerweise im
Bodenbereich der Buchse, da hier die Abdichtung zwischen Buchse und Aufnahme am einfachsten
erfolgen kann.
[0012] Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche
sowie die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf
die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
- Figur 1
- eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung mit eingesetztem und
festgespanntem Einzugsbolzen im Längsschnitt und
- Figur 2
- die Spanneinrichtung aus Figur 1 mit gelöstem Spannmechanismus.
[0013] Zu der Spanneinrichtung 1, die an einem Maschinentisch, einer Grundplatte oder dergleichen
montiert sein kann, gehört eine als Zylinder ausgebildete Buchse 3, die an ihrem oberen
Ende offen und in eine Ausnehmung des Maschinentisches eingesetzt ist. In die Zylinderbohrung
4 der Buchse 3 ist unter Bildung eines Druckraumes 5 ein Kolben 6 axial bewegbar eingesetzt,
wobei der Ringspalt zwischen Zylinderbohrung 4 und Kolben 6 durch einen O-Ring 7 abgedichtet
ist. In den Boden der Zylinderbohrung 4 mündet ein in der Buchse 3 ausgebildeter Hydraulikmittelkanal
8, durch welchen dem Druckraum 5 über eine im Maschinentisch 2 vorgesehene Zuführleitung
ein Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl zugeführt werden kann. Zwischen dem Boden
der Buchse 3 und dem Boden der Ausnehmung 2a ist ein Dichtungselement 25 vorgesehen,
das Leckagen des Öls verhindert.
[0014] Die offene Oberseite der Buchse 3 ist durch einen Deckel 9 verschlossen, der an der
Buchse 3 durch sechs Schrauben 26 festgeschraubt und zentriert gehalten ist, wozu
der Deckel 9 buchsenseitig einen Zentrieransatz 9a aufweist, der paßgenau zum Innendurchmesser
der Buchse 3 dimensioniert ist.
[0015] Die Befestigung der Spanneinrichtung 1 am Maschinentisch 2 erfolgt ebenfalls über
den Deckel, der am Maschinentisch durch ebenfalls sechs Schrauben 27, die im Wechsel
zu den Schrauben 26 angeordnet sind und die Buchse 3 axial durchgreifen, festgeschraubt
ist. Dabei greift der Deckel 9 in die Ausnehmung des Maschinentischs so ein, daß er
etwa bündig mit der Tischkante abschließt. In der Ausnehmung ist Deckel 9 zentriert
gehalten, wozu der Außenrand des Deckels 9 als Zentrierrand ausgebildet ist, der mit
einer entsprechenden Zentrierfläche der Ausnehmung eine Passung bildet. Außerdem weist
die Mantelfläche der Buchse 3 in ihrem unteren Bereich eine Zentrierfläche 28 auf,
die mit einer entsprechenden Zentrierfläche der Maschinentischausnehmung ebenfalls
eine Passung bildet. Diese Zentrierfläche 28 im unteren Bereich der Buchse 3 kann
ebenfalls zur Positionierung der Spanneinrichtung verwendet werden, wenn diese als
Aufbauzylinder an der Maschinentischoberfläche fixiert werden soll.
[0016] Die Ausnehmung kann auch einen definiert vergrößerten Durchmesser haben, wodurch
es möglich ist den Zylinder noch exakter durch Ausgießen im Stichmaßgenauigkeit zu
bringen.
[0017] Zwischen dem Deckel 9 und dem Kolben 6 ist weiterhin ein nur schematisch angedeutetes
Tellerfederpaket 10 angeordnet, das den Kolben 6 in Richtung des Bodens der Zylinderbohrung
4 nach unten beaufschlagt.
[0018] In der dem Druckraum 5 gegenüberliegenden Oberseite des Kolbens 6 ist eine Sackbohrung
vorgesehen, die eine Aufnahme 11 für einen Einzugsbolzen 12 bildet, der in die Aufnahme
11 durch eine im Deckel 9 vorgesehene Durchgangsbohrung 13 eingesetzt ist. Zur Erleichterung
und Führung dieses Einsetzvorganges ist in der Durchgangsbohrung 13 ein hülsenförmiges
Führungselement 14 vorgesehen, und zur exakten Positionierung des Einzugsbolzens 12
in der Spanneinrichtung 1 ist im oberen Bereich der Durchgangsbohrung 13 in Passung
zu einem Flansch 12a des Einzugsbolzens 12 dimensioniert.
[0019] Zur Fixierung des Einzugsbolzens 12 in der Aufnahme 11 ist ein Spannmechanismus vorgesehen.
Dieser umfaßt in an sich bekannter Weise einen in die Aufnahme 11 eingesetzten Kugelkäfig
15, in dem mehrere Kugeln 16 radial verstellbar gehalten sind, die je nach Kolbenstellung
in eine Nut 17 in der Wandung der Aufnahme 11 nach außen ausweichen können, so daß
ein Einzugsbolzen 12 in den Kugelkäfig 15 eingesetzt und aus diesem herausgenommen
werden kann, oder durch die Wandung der Aufnahme 11 an einem solchen Ausweichen gehindert
und damit in Eingriff mit der entsprechenden Gegenfläche, am Einzugsbolzen 12 gehalten
wird, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.
[0020] In der Zeichnung zeigt die Figur 1 die Spanneinrichtung 1 in ihrer Spannstellung,
in der der Druckraum 5 drucklos ist und der Kolben 6 durch das Tellerfederpaket 10
nach unten gedrückt wird, so daß eine obere Schrägfläche 18 der Nut 17 die Kugeln
16 in Eingriff mit dem Einzugsbolzen 12 hält. Wenn jetzt der Druckraum 5 über den
Hydraulikmittelkanal 8 mit Druckmittel beaufschlagt wird, wird der Kolben 6 entgegen
der Rückstellkraft des Tellerfederpakets 10 nach oben in die in Figur 2 gezeigte Lage
gedrückt, in der die Nut 17 den Kugeln 16 Raum läßt, radial nach außen auszuweichen,
so daß der Einzugsbolzen 12 aus der Spanneinrichtung 1 herausgenommen beziehungsweise
dann wieder in diese eingesetzt werden kann. Der Hub des Kolbens 6 ist dabei so gewählt,
daß der Einzugsbolzen 12 durch den Boden der Aufnahme 11 nach oben gedrückt wird,
um das Entfernen des Einzugsbolzens 12 zu erleichtern.
[0021] An seiner druckraumseitigen Stirnfläche weist der Kolben 6 einen Ansatz 19 auf, der
in einer im Boden der Zylinderbohrung 4 ausgebildete Ausnehmung 20 verschiebbar geführt
und gegenüber dieser abgedichtet ist. Die Ausnehmung 20 bildet zusammen mit einem
in dem Ansatz 19 vorgesehenen, die Ausnehmung 20 mit dem Boden der Aufnahme 11 für
den Einzugsbolzen 12 verbindenden, düsenartig ausgebildeten Kanalabschnitt 21 und
mit einem sich im Maschinentisch 2 erstreckenden Kanalabschnitt einen Lufteinlaßkanal
23, der an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen ist. Durch diesen
Lufteinlaßkanal 23 kann beim Einsetzen eines Einzugsbolzens 12 in die Spanneinrichtung
1 oder Herausnehmen des Einzugsbolzens 12 Druckluft in die Aufnahme 11 eingeblasen
werden, um auf diese Weise die Aufnahme 11 mit dem Kugelkäfig und den Einzugsbolzen
12 von Spänen oder sonstigen Verunreinigungen insbesondere im Bereich der Paßflächen
und des Spannmechanismus sauber zu halten. Hierdurch können in zuverlässiger Weise
verschmutzungsbedingte Beeinträchtigungen der Systemgenauigkeit vermieden werden.
1. Spanneinrichtung (1) zur Fixierung eines Einzugsbolzens (12) an einem Maschinentisch,
einer Grundplatte oder dergleichen, mit einem Kolben (6), der axial verstellbar in
einer Ausnehmung des Maschinentisches angeordnet und hydraulisch betätigbar ist, und
einem am Maschinentisch fixierten Deckel (9), um die Ausnehmung im Maschinentisch
zu verschließen, wobei der Kolben (6) und/oder der Deckel (9) eine Aufnahme (11) bilden,
in die ein Einzugsbolzen (12) durch den Deckel (9) eingesetzt werden kann und in der
er mittels eines durch Verstellung des Kolbens (6) betätigbaren Spannmechanismus fixierbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Maschinentischausnehmung eine einteilig ausgebildete Buchse (3) eingesetzt
ist, in welcher der Kolben (6) unter Bildung eines Druckraums (5) verschiebbar gehalten
ist, wobei der Deckel (9) einerseits an der Buchse und andererseits am Maschinentisch
befestigt ist und die Befestigung am Maschinentisch durch mehrere, die Buchse (3)
axial durchsetzende Schrauben (27) erfolgt, und wobei die Buchse (3) und/oder der
Deckel (9) Zentrierflächen (28) zur Positionierung am Maschinentisch oder dergleichen
aufweisen.
2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) einen in die Buchse (3) eingreifenden Zentrieransatz (9a) aufweist.
3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Deckel (9) und Buchse (3) ein Dichtungselement angeordnet ist.
4. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand des Deckels (9) einen Zentrierrand bildet, der mit einer am Maschinentisch
(2) vorgesehenen Vertiefung (2b) eine Passung bildet.
5. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) mit der Buchse (3) verschraubt ist.
6. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) zumindest teilweise in den Maschinentisch versenkbar ist.
7. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) vollständig in den Maschinentisch versenkbar ist, so daß er bündig
mit der Tischoberfläche abschließt.
8. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche der Buchse (3) eine Zentrierfläche (28) ausgebildet ist, die
mit einer entsprechenden Zentrierfläche der Ausnehmung am Maschinentisch oder dergleichen
eine Passung bildet.
1. Clamping device (1) for fixing an insertible bolt (12) on a machine table, a base
plate or the like, comprising a piston (6) which is arranged to be axially adjustable
in a cutout of the machine table and hydraulically operated, and a cover (9) fixed
onto the machine table for closing the cutout in the machine table, and the piston
(6) and/or the cover (9) form a receptacle (11) into which an insertible bolt (12)
can be inserted through the cover (9) and where it can be fixed by means of a clamping
mechanism which is operated by way of adjustment of the piston (6), characterised in that into the machine table cutout is inserted a one-piece bush (3) wherein the piston
(6) is displaceably held whilst establishing a pressure area (5), and the cover (9)
is fixed on the one side on the bush and on the other side on the machine table, and
fixing to the machine table is by way of a plurality of bolts (27) which axially pass
through the bush (3), and the bush (3) and/or the cover (9) comprise centring surfaces
(28) for positioning at the machine table or the like.
2. Clamping device according to Claim 1, characterised in that the cover (9) comprises a centring piece (9a) which engages the bush (3).
3. Clamping device according to Claim 1 or 2, characterised in that between the cover (9) and the bush (3) is arranged a sealing element.
4. Clamping device according to one of the above claims, characterised in that the outside edge of the cover (9) forms a centring edge which mates with a recess
(2b) provided on the machine table (2).
5. Clamping device according to one of the above claims, characterised in that the cover (9) is bolted to the bush (3).
6. Clamping device according to one of the above claims, characterised in that the cover (9) is at least partially inserted into the machine table.
7. Clamping device according to Claim 6, characterised in that the cover (9) is fully lowered into the machine table so that it lies flush with
the table surface.
8. Clamping device according to one of the above claims, characterised in that on the casing surface of the bush (3) is a centring surface (28) which mates with
a respective centring surface of the recess on the machine table or the like.
1. Dispositif de serrage (1) pour fixer un tirant d'ancrage (12) sur une table de machine-outil,
une plaque de montage ou analogue, comprenant un piston (6) logé dans un évidement
de la table de machine-outil de manière à être mobile axialement et pouvant être actionné
par un système hydraulique, et un couvercle (9) fixé sur la table de machine-outil
et destiné à fermer l'évidement dans la table de machine-outil, sachant que le piston
(6) et/ou le couvercle (9) forment un logement (11) dans lequel un tirant d'ancrage
(12) peut être logé en passant à travers le couvercle (9) et dans lequel il peut être
immobilisé au moyen d'un mécanisme de serrage pouvant être actionné en déplaçant le
piston (6), caractérisé en ce qu'une douille (3) d'un seul tenant est logée dans l'évidement de la table de machine-outil,
dans laquelle le piston (6) est maintenu de manière déplaçable en formant une chambre
de pression (5), sachant que le couvercle (9) est fixé d'une part à la douille et
d'autre part à la table de machine-outil et que la fixation sur la table de machine-outil
est réalisée par plusieurs vis (27) traversant axialement la douille (3), et sachant
que la douille (3) et/ou le couvercle (9) présentent des surfaces de centrage (28)
pour les positionner sur la table de machine-outil ou analogue.
2. Dispositif de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle (9) présente une saillie de centrage (9a) venant se mettre en prise
avec la douille (3).
3. Dispositif de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'entre le couvercle (9) et la douille (3) est placée une garniture d'étanchéité.
4. Dispositif de serrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord extérieur du couvercle (9) constitue un bord de centrage qui forme un ajustement
avec un renfoncement (2b) prévu dans la table (2) de machine-outil.
5. Dispositif de serrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle (9) est fixé à la douille (3) par vissage.
6. Dispositif de serrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle (9) peut au moins en partie être noyé dans la table de machine-outil.
7. Dispositif de serrage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le couvercle (9) peut être entièrement noyé dans la table de machine-outil, de manière
à être en affleurement avec la surface de la table.
8. Dispositif de serrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une surface de centrage (28) est formée sur la surface latérale de la douille (3),
qui forme un ajustement avec une surface de centrage complémentaire de l'évidement
dans la table de machine-outil ou analogue.